Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

Расчет калорифера

1.Расход тепла на подогрев приточного воздуха

Q_т=L∙ρ_возд.∙с_возд.∙(t_вн.— t_нар.),

где: Q_т – тепловая мощность калорифера, Вт; ρ_возд. – плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 15°С на уровне моря составляет 1,225 кг/м³; с_возд. – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙К)=0,24 ккал/(кг∙°С); t_вн. – температура воздуха на выходе из калорифера, °С; t_нар. – температура наружного воздуха, °С (темп-ра воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по Строительной климатологии).

Исходные данные	Мощность калорифера
Расход воздуха	L	м³/ч
Температура наружного воздуха	t_нар.	°С
Температура внутреннего воздуха	t_внутр.	°С

2.Расход теплоносителя на калорифер

G= (3,6∙Q_т)/(с_в∙(t_пр-t_обр ) ),

где: 3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч (для получения расхода в кг/ч); G — расход воды на теплоснабжение калорифера, кг/ч; Q_т – тепловая мощность калорифера, Вт; с_в – удельная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг∙К)=1 ккал/(кг∙°С); t_пр. – температура теплоносителя (прямая линия), °С; t_нар. – температура теплоносителя (обратная линия), °С.

Исходные данные	Расход воды
Мощность калорифера	Q	Вт
Температура теплоносителя (прямая)	t_пр.	°С
Температура теплоносителя (обратка)	t_обр.	°С

3.Выбор диаметра труб для теплоснабжения калорифера

Расход воды на калорифер , кг/ч

Скорость теплоносителя в трубе
Ø , мм	Ду 10	Ду 15	Ду 20	Ду 25	Ду 32	Ду 40	Ду 50	Ду 70	Ду 80	Ду 90	Ду 100
v , м/с

4.I-d диаграмма процесса нагрева воздуха

Процесс нагрева воздуха в калорифере протекает при d=const (при неизменном влагосодержании).

Процесс нагрева воздуха в калорифере от -28°С до +20°С.

В холодное время важно не только обогреть помещение, но и сделать это как можно быстрее. Обычные радиаторы при всей своей надёжности и эффективности действуют довольно медленно. Ускорить процесс нагрева воздуха помогает водяной калорифер с вентилятором, концентрирующий и разгоняющий тепло.

Так называется техническое устройство, предназначающееся для нагревания воздуха. Часто его применяют для отопления производственных зданий. В зависимости от используемого теплоносителя выделяют три вида калориферов.

0.1 Электрические устройства</span></h3>

Нагрев обеспечивается за счёт раскалённых спиралей или пластин из тугоплавких металлов, при этом происходит смена электрического сопротивления, требующая достаточно много электричества. Степень нагревания пластин прямо пропорциональна силе тока, протекающего через них. Электрокалориферы просты в установке, эффективны, не требуют обязательной теплоизоляции кабеля, для большего удобства использования оснащаются термодатчиками регулирования температуры.

Среди недостатков следует отметить высокую стоимость и большие энергетические затраты в процессе эксплуатации даже в небольших помещениях. В случае долгой работы есть риск перегрева и поломки устройства. Для решения этой проблемы некоторые модели комплектуются системой защиты.

РекомендуемФормула расчёта мощности электрического калорифера

0.2 Паровые установки</span></h3>

В качестве теплоносителя используется сухой пар, который подаётся сверху и расходится по вертикальным трубкам, отдающим тепло в атмосферу. Процесс отопления даже больших помещений занимает минимум времени. Образовавшийся конденсат выводится через конденсатоотводчик. В сильные холода дополнительно применяется дренаж, предотвращающий замерзание воды.

Поступающий в калорифер пар должен иметь постоянное давление определённой величины, не зависящей от температуры приточных воздушных потоков.

‘ >Экономное отопление дома гаража своими руками. Обогреватель на сжиженном газе. Схема «БАТАРЕЯ»РекомендуемПринцип работы приточной вентиляции с водяным калорифером

0.3 Водяные аппараты</span></h3>

Внутри таких калориферов циркулирует вода, которая отдаёт тепловую энергию воздуху. По своим характеристикам она не уступает другим видам теплоносителей, но обходится гораздо дешевле. Благодаря невысокой цене, совместимости с центральной системой отопления и большому ассортименту водяные воздухонагреватели с вентилятором успешно применяются в быту. Однако зимой вода в них может замерзать, что приведёт к нарушению корпуса. Для предотвращения проблем следует предусмотреть специальную защиту.

Разные модели обогревателей используются в жилых домах, магазинах, офисах, складах, аэропортах и т. д. Вентилятор позволяет эффективно разгонять не только горячий, но и холодный воздух, что очень удобно летом.

РекомендуемСхема обвязки калорифера в приточной вентиляции

1 Конструкция и принцип действия</span></h2>

Основная функция водяных калориферов заключается в нагревании большого объёма воздуха. Дополнительно они осуществляют подогрев приточной струи, позволяющий сохранить уже имеющееся тепло. Происходит это благодаря особой конструкции прибора, включающей:

Нагреватель. Выполнен в виде трубки из стали диаметром 16 мм. На ней располагаются алюминиевые рёбра, которые образуют теплоотдающую поверхность. Большие размеры этой поверхности позволяют избежать теплопотерь даже при интенсивном обдуве. Наружный диаметр нагревателя вместе с оребрением — меньше 4 см, поэтому риск его засорения пылью, грязью или другими предметами, снижающими отдачу тепла, минимален.
Трубки. Располагаются в несколько рядов для обеспечения максимальной теплоотдачи. Через них нагретые воздушные потоки попадают в воздух.
Вентилятор. Обеспечивает равномерное перемещение воздушных масс. Может быть осевым или радиальным.
Жалюзи. Устанавливаются в передней части калорифера. Отклоняют воздух, способствуя прохождению нагретых потоков в определённую точку.
Электрический двигатель. Нужен для работы вентилятора. При мощности обогрева, достигающей 115 кВт, мощность двигателя составляет всего 0,1−0,5 кВт.
Корпус. Изготавливается из стали с антикоррозийным покрытием либо пластмассы. Имеет несколько крепёжных отверстий, позволяющих закрепить прибор на стене или потолке.

‘ >Запуск и регулировка приточки (вентиляции) с радиатором УАЗа

Для регулирования температуры нагрева воздуха в помещении на подводящей магистрали, к которой подключён водяной калорифер с вентилятором, устанавливаются двухходовые или трёхходовые краны. В процессе работы устройство нагревает воздух до 70−100 градусов. Происходит это по следующей схеме:

1. Из центральной системы вода поступает в теплообменник.
2. Потоки воздуха нагреваются, проходя через горячие трубки.
3. С помощью вентилятора нагретый воздух выходит в атмосферу, а остывший — обратно в калорифер.

‘ >Тепловентилятор Volcano Mini, Volcano V20

Тепловую мощность нагревательного прибора водяного типа можно менять с помощью смесителя с двух- или трёхходовым клапаном. Уменьшение температуры воды происходит за счёт смешения горячей жидкости, поступающей в калорифер, и холодной, выходящей из теплообменника. Благодаря такой системе удаётся существенно снизить расходы на отопление больших помещений.

2 Особенности монтажа</span></h2>

При монтаже калорифера учитываются его технические характеристики и схема воздухообмена в помещении. Среди нескольких вариантов установки самым популярным считается тот, который обеспечивает смешивание рециркуляционного воздуха с приточными потоками.

Если в помещении хорошо работает естественный воздухообмен, прибор можно монтировать в отопительную систему непосредственно в месте воздухозабора, располагающегося в подвалах зданий. При наличии приточной вентиляции оборудование разрешается устанавливать в любом удобном месте. Для создания обвязки узлов в таком случае потребуется:

калорифер;
насос;
шаровой кран;
термоманометр;
заглушка;
кран Маевского;
разъёмное соединение (в виде накидной гайки);
клапан (трёхходовый или двухходовый).

Сегодня в продаже имеются готовые модели узлов обвязки в различных исполнениях. В некоторых из них, помимо основного набора деталей, присутствуют балансировочные и обратные клапаны, а также очистительные фильтры, предотвращающие засорение и быструю поломку оборудования.

Промышленные калориферы водяного отопления с вентилятором имеют очень большие размеры, поэтому их установкой и подключением занимаются квалифицированные специалисты, применяющие соответствующее оборудование. Приборы, предназначенные для бытовой эксплуатации, значительно меньше и легче, поэтому с их установкой можно справиться самостоятельно. Нужно лишь заранее проверить прочность потолка или стены, на которой будет крепиться калорифер. Наибольшей прочностью характеризуются бетонные и кирпичные перекрытия, средней — деревянные, минимальной — конструкции из гипсокартона.

После выбора оптимального места можно переходить к установке. Сначала требуется закрепить кронштейн с отверстиями, за счёт которого будет держаться корпус прибора. Затем повесить обогреватель и подключить трубы и смесительный узел (его частичный монтаж можно провести перед установкой калорифера).

Врезка в отопительную систему осуществляется посредством сварки металлических труб либо с помощью соединительных фитингов. Во избежание изменения положения аппарата необходимо исключить нагрузку на патрубки, а жёсткие детали заменить на гибкие. В целях изоляции системы и недопущения протечек соединения рекомендуется обработать герметиком.

‘ >Volcano VR3 — Водяной тепловентилятор

3 Расчёт мощности</span></h2>

Отопление больших помещений может быть организовано с помощью одного или нескольких водяных калориферов. Чтобы их работа была эффективной и безопасной, предварительно проводится расчёт мощности приборов. Для этого используются следующие показатели:

Количество приточного воздуха, подлежащего нагреванию за один час. Может измеряться в м³ или в кг.
Температура наружного воздуха для конкретного региона.
Конечная температура.
Температурный график воды.

Вычисления делаются в несколько этапов. В первую очередь — по формуле Аф = Lρ / 3600 (ϑρ) определяется фронтальная площадь нагрева. В этой формуле:

l — объём приточного воздуха;
ρ — плотность наружного воздуха;
ϑρ — массовая скорость воздушных потоков в расчётном сечении.

На основании полученных значений выясняются предварительные габариты калорифера и сравниваются с ближайшим большим типовым размером. Если получаются слишком высокие значения, подбирается несколько параллельных теплообменников, суммарно обеспечивающих требующуюся мощность.

Чтобы узнать, какая мощность требуется для обогрева определённого объёма воздушных масс, нужно вычислить общий расход подогреваемого воздуха в течение часа, умножив плотность на объём приточных потоков. Плотность рассчитывается путём сложения температуры на входе и выходе из аппарата и деления полученной суммы на два. Для удобства использования этот показатель заносится в специальные таблицы.

На конечном этапе расчётов определяется расход тепла. Для этого используется выражение Q = G х c х (t кон. — t нач.). Буквой G в нём обозначается массовый расход воздуха, буквой c — удельная теплоёмкость воздуха.

На примере расчёты будут следующими. Оборудование, производительность которого равна 10 000 мᶾ/час, должно нагревать воздух от -30 до +20 градусов. Температура воды на входе и выходе из калорифера равняется 95 и 50 градусов соответственно. С помощью математических действий определяется, что массовый расход воздушных потоков составляет 13180 кг/ч.

Все имеющиеся параметры подставляются в формулу, плотность и удельная теплоёмкость берутся из таблицы. Получается, что для отопления требуется мощность 185 435 Вт. При выборе подходящего калорифера это значение нужно увеличить на 10−15% (не более) с целью обеспечения запаса мощности.

4 Преимущества и недостатки</span></h2>

Применение калориферов водяного типа для отопления обусловлено рядом преимуществ. Основным из них считается энергоэффективность. Затрачивая минимум электричества (только на работу вентилятора), они показывают довольно высокий коэффициент отдачи тепла.

Обогреватели на воде создают сильные температурные перепады порядка 70−100 градусов. Благодаря этому необходимый температурный режим в помещении любого объёма обеспечивается очень быстро.

На покупку и установку приборов не нужно тратить больших средств. Эксплуатация и обслуживание также обходятся дёшево. Устройства универсальны, крепятся на потолке или стенах. Кроме централизованного отопления, для их работы не требуется других систем.

Главный недостаток таких обогревателей заключается в их больших размерах. Установить громоздкие конструкции в обычной квартире невозможно. Найти более компактные и лёгкие модели для эксплуатации в быту непросто.

‘ >Воздушное отопление.Замена теплотрассы.Фото

Нагрев приточного воздуха для систем вентиляции или отопления позволяет обеспечить необходимый микроклимат, соответствующий санитарным требованиям. Без этой процедуры свежая струя будет постоянно заменять собой теплый отработанный воздух, выводя наружу тепловую энергию, снижая тем самым эффективность системы отопления здания. Одним из основных устройств, используемых для подготовки приточного воздуха к подаче в систему вентиляции, является калорифер — обогреватель воздушного потока, использующий энергию носителя или преобразующий один вид в другой.

Принцип работы и конструкция водяного калорифера

Калорифер — это устройство, служащее для нагрева воздуха. По принципу работы он является теплообменником, передающим энергию от теплоносителя к потоку приточной струи. Состоит из рамки, внутри которой плотными рядами расположены трубки, соединенные в одну или несколько линий. По ним циркулирует теплоноситель — горячая вода или пар. Воздух, проходя сквозь сечение рамки, получает от горячих трубок тепловую энергию, благодаря чему по вентиляционной системе он транспортируется уже нагретым, не создающим возможности образования конденсата или охлаждения помещений.

Виды обогревательных устройств для приточной вентиляции

Все калориферы для приточной вентиляции можно разделить на две основные группы:

Использующие теплоноситель.
Не использующие теплоноситель.

В первую группу входят водяные и паровые калориферы, во вторую — электрические. Принципиальная разница между ними состоит в том, что устройства первой группы только организуют передачу тепловой энергии, поступающей в них в готовом виде, тогда как приборы второй труппы создают тепло внутри себя самостоятельно. Кроме того, водяные и паровые калориферы подразделяются на пластинчатые, имеющие большую эффективность, но худшие эксплуатационные качества, и спирально-катанные, используемые ныне практически повсеместно.

Существуют также нагревательные устройства, зачастую причисляемые к данным группам, например, газовый калорифер. Горящий газ нагревает поток воздуха, проходящий через зону накала, осуществляя его подготовку к использованию в системах вентиляции или воздушного отопления. Использование таких устройств не имеет широкого распространения, так как применение газа в промышленных цехах сопряжено с массой опасностей и имеет множество ограничений.

Также существуют калориферы на отработанном масле. Используется тепло, выделяемое при сжигании отработки. Для больших помещений такие устройства не имеют достаточной мощности, но для малых вспомогательных участков вполне подходят.

Организация приточной вентиляции с подогревом воздуха: все, что нужно знать.

Устанавливаем пластиковые воздуховоды для вентиляции: преимущества и недостатки.

Вентиляция в ванной комнате и туалете: выбор и установка вытяжного вентилятора.

Плюсы и минусы использования

К достоинствам можно отнести:

Высокая эффективность.
Простота устройства, надежность.
Компактность, возможность размещения в небольших объемах.
Неприхотливость в обслуживании (водяные и паровые приборы практически в нем не нуждаются).

К недостаткам относятся:

Необходимость наличия теплоносителя или подключения к сети электропитания.
Несамостоятельность работы — необходимо оборудование для подачи воздуха.
Прекращение подачи электроэнергии или теплоносителя означает остановку работы системы.

Как достоинства, так и недостатки приборов обусловлены из конструкцией и не зависят от внешних факторов.

Типы калориферов

Существует несколько типов калориферов, используемых в разных участках и условиях.

Рассмотрим их внимательнее:

Водяные

Самая распространенная группа приборов, отличающаяся высокой эффективностью, безопасностью и простотой действия. В качестве теплоносителя в них используется горячая вода, поступающая из сети ЦО, ГВС или от собственного котла. Калорифер водяной для приточной вентиляции является наиболее удобным и экономичным решением, позволяющим выполнять поставленные задачи с минимальными затратами на обслуживание или ремонт. Единственным недостатком прибора является необходимость подключения к системе подачи теплоносителя, что создает определенные сложности на стадии монтажа и препятствует быстрому переносу в другое место.

Паровые

Паровые устройства являются полными аналогами водяных и на практике отличаются от них только видом теплоносителя. Единственным отличием паровых приборов является большая толщина стенок трубок — 2 мм против 1,5 у водяных. Это обусловлено большим давлением в системе, требующим усиленных каналов для циркуляции. В остальном приборы идентичны, имеют одинаковые эксплуатационные правила и требования.

Электрические

Электрический калорифер для приточной вентиляции не нуждается в подаче теплоносителя, так как источником нагрева является электрический ток. Подключение таких приборов гораздо проще, что делает их мобильными и удобными в использовании, но высокие расходы на электроэнергию ограничивают применение этой группы. Чаще всего они устанавливаются для местного обогрева при выполнении разовых работ, используются в качестве аварийных или временных источников тепла.

Расчет мощности калорифера

Расчет калорифера производится в несколько этапов. Последовательно определяются:

Тепловая мощность.
Определение размера фронтального сечения, подбор готового прибора.
Расчет расхода носителя.

Поскольку расход воздуха известен из характеристик вентиляционной системы, то вычислять его не потребуется. Формула определения тепловой мощности прибора:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар)

где Qт — тепловая мощность калорифера.

L — расход воздуха (величина приточного потока).

Pв — плотность воздуха, табличное значение, находится в СНиП.

Cв — удельная теплоемкость воздуха, имеется в таблицах СНиП.

(tвн — tнар) — разница внутренней и наружной температур.

Внутренняя температура — санитарная норма для данного помещения, наружная определяется усредненным значением самой холодной пятидневки в году для данного региона.

Определяем фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V,

где F — фронтальное сечение.

L — расход воздуха.

P — плотность воздуха.

V — массовая скорость потока, принимается около 3-5 кг/м2•с.

Затем находим расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых),

где G — расход теплоносителя.

3,6 — поправочный коэффициент для получения нужных единиц измерения.

Qт — тепловая мощность прибора.

Cв — удельная теплоемкость среды.

(tвх — tвых) — разница температур теплоносителя на входе и выходе из устройства.

Зная расход носителя можно определить диаметр труб обвязки и подобрать нужное оборудование.

Пример расчета

Определяем тепловую мощность при разнице температур от -25° до +23°, при производительности вентилятора 17000 м3/час:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар) = 17000 • 1,3 • 1009 • (23-(-25)) = 297319 Вт = 297,3 кВт

Фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V = (17000 • 1,3) / 4 = 5525 = 0,55 м2.

Определяем расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых) = (3,6 • 297,3)/1009 • (95-50) = 1,58 кг/сек.

По полученным данным по таблице калориферов подбираем наиболее подходящую модель.

Вычисление поверхности нагрева

Площадь поверхности нагрева определяет эффективность устройства. Чем она больше, тем выше коэффициент теплоотдачи, тем сильнее прибор нагревает воздушный поток. Определяется по формуле:

Fk = Q / k • (tср.т — tср.в)

где Q — тепловая мощность.

k — коэффициент.

tср.т — средняя температура теплоносителя (между значениями на входе и выходе из прибора).

tср.в — средняя температура воздуха (наружная и внутренняя).

Полученные данные сравниваются с паспортными характеристиками выбранного прибора. В идеале расхождение между реальными и расчетными значениями должны быть на 10-20% больше у реальных.

Особенности расчета паровых калориферов

Методика расчета паровых калориферов практически идентична рассмотренной. Единственным отличием является формула расчета теплоносителя:

G = Q / r

где r — удельная теплота, возникающая при конденсации пара.

Самостоятельный расчет калориферных установок достаточно сложен и чреват появлением множества ошибок. Если требуется рассчитать прибор, лучшим решением будет обратиться к специалистам или использовать онлайн-калькулятор, которых имеется много в сети интернет. Решение достаточно просто, надо лишь подставит в окошечки программы собственные данные и получить искомые значения, на основании которых можно выбирать готовые устройства.

Методы обвязки

Обвязка калорифера — это комплекс устройств и элементов регулировки подачи теплоносителя в прибор. Он включает в себя следующие элементы:

Насос.
Двух- или трехходовой клапан.
Измерительные приборы.
Запорная арматура.
Фильтр.
Байпас.

В зависимости от условий эксплуатации эти элементы могут быть расположены в непосредственной близости от прибора, или на приличном отдалении от него. Исходя из условий подключения различают:

Гибкая обвязка. Монтируется на узлах управления, расположенных рядом с прибором. Установка таких обвязок считается более легкой, так как она дает возможность все работы производить на резьбовых соединениях, практически не нуждаясь в сварке.
Жесткая обвязка. Используется на устройствах, удаленных от узлов управления и требующих наличия прочных коммуникаций.

При разнице в технике монтажа, оба вида выполняют одну и ту же функцию — обеспечивают настройку и регулировку режима работы калорифера.

Регулировка процесса нагрева

Используются два способа регулировки режима работы:

Количественный. Настройка производится путем изменения объема теплоносителя, поступающего в прибор. При этом способе отмечаются резкие скачки температуры, нестабильность режима, поэтому в последнее время более распространен второй тип.
Качественный. Этот способ позволяет обеспечивать постоянный расход теплоносителя, что делает работу прибора более стабильной и плавной. При неизменном расходе меняется лишь температура носителя. Это делается путем подмешивания в прямой поток некоторого количества более холодной обратки, что регулируется трехходовым клапаном. Такая система защищает конструкцию от перемерзания.

Обустройство вентиляции в частном доме своими руками: выбор схемы и составление проекта.

Комбинированные котлы на дровах и электричестве: оптимальное решение для отопления загородного дома. Источник: https://klimatlab.com/otoplenie/tverdtoplivo/kotly-dlya-otopleniya-na-drovax-i-elektrichestve.html

Особенности монтажа и подключения

Монтажные работы, подключение, запуск системы, настройка работы — все это должно выполняться бригадой специалистов. Установка калорифера своими руками возможна лишь в частных домах, где нет такой высокой ответственности, как в производственных помещениях. Основные операции включают в себя установку прибора и элементов управления, соединения их в необходимом порядке, подключении к системе подачи и отвода теплоносителя, опрессовке, пробном запуске. Если все узлы комплекса продемонстрируют качественную работу, то система сдается в постоянную эксплуатацию.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Основные требования к эксплуатации и безопасности устройства изложены в паспорте. Они направлены на исключение аварийных ситуаций, вызванных превышением допустимой температуры или давления теплоносителя, избегать резкого повышения температуры комплекса при первом запуске в холодное время года. Особое внимание следует обращать на опасность перемерзания трубок устройства в зимнее время, грозящее выходом прибора из строя. Для ремонта устройств следует привлекать специализированные организации, самостоятельное вмешательство чаще всего только увеличивает степень проблемы.

Краткий обзор современных моделей и цен

В качестве примеров можно рассмотреть несколько моделей:

КСК-3. Калорифер спирально-катанный с 3 рядами трубок. Распространенная отечественная модель, испытанная и надежная. Цена прибора зависит от его размеров, колеблется от 5000 до 3700 руб.
Volcano mini. Польское устройство, применяемое для обслуживания относительно небольших помещений. Стоимость находится в пределах 20.000-30.000 руб.
Galletti AREO. Итальянский прибор, оборудованный вентилятором. Имеет привлекательный внешний вид, отличается низким уровнем шума. При этом цены на такие устройства довольно высоки и находятся на отметке от 80.000 рублей и выше.

Использование водяных калориферов позволяет решить проблемы с подготовкой приточного воздуха, организовать обогрев помещений. Кроме того, приборы активно используются в сушильных установках. Простота, неприхотливость в эксплуатации и высокая экономичность сделали эти устройства лидерами среди промышленных отопительных установок. Высокий срок службы и возможность питания от разных источников делают их наиболее привлекательными устройствами среди всех альтернативных вариантов.

1 Комментарий

Для решения вопросов воздухообмена в частных домах и производственных зданиях наряду с вентиляторами применяют приборы, нагревающие или охлаждающие воздух, который поступает с улицы. Это помогает улучшить характеристики микроклимата внутри помещения, повысить уровень комфорта.

Одним из экономичных и доступных устройств является калорифер водяной для приточной вентиляции, более знакомый жителям северных регионов. Из нашего материала вы узнаете о принципах работы и конструктивных особенностях оборудования такого типа. Также мы подробно расскажем о нескольких популярных моделях калориферов для вентиляции.

Виды водяных калориферов для вентиляции

Сразу отметим, что приборы, применяемые для нагрева воздуха в вентиляционных и воздушных отопительных системах, могут работать не только на воде.

Выделяют четыре вида калориферов, отличающихся способом нагрева теплоносителя:

огневые;
водяные;
паровые;
электрические.

Водяные наиболее популярны благодаря бюджетной стоимости и минимальным затратам на обслуживание. Единственная сложность касается монтажа, при котором требуется подвести трубы водоснабжения.

Галерея изображенийВодяные калориферы в системах вентилирования используются для подогрева свежей порции воздуха, забор которого производится на улицеЧтобы исключить замерзание калорифера в морозный период, подключенные к нему воздуховоды рассчитывают так, чтобы давление воздуха и скорость его движения никогда не снижалась. То есть, недопустимо превышение сечения воздуховодаЕсли нет возможности точно спрогнозировать и рассчитать скорость движения воздуха, используются нагреватели с вентилятором, стимулирующим движение воздуха после обработки его в теплообменникеРазмер теплообменника калориферов рассчитывается так, чтобы подводимого к ней тепла хватало на нагрев помещения конкретной площадиПо типу труб теплообменника калориферы делятся на гладкотрубные и ребристые. У ребристых площадь для теплообмена больше, они эффективнейВ частных домах часть вентиляционной системы с нагревателями и фильтрами обычно располагают на холодном чердаке. Подача нагретого воздуха производится через потолочные приточные отверстияДля того чтобы контролировать теплоотдачу и температуру нагрева воздуха в помещении, на входе в нагреватель устанавливается автоматический или ручной обводной клапанВ приточной вентиляционной системе с использованием калориферов все приборы должны быть одной модели и одного типаВодяной калорифер в системе вентиляцииРазмеры агрегата для больших помещенийКомпактный нагреватель воздуха с вентиляторомПриборы нагрева воздуха в небольшом помещенииСпирально-навивной нагреватель воздухаРасположение калорифера вентиляции в домеРасположение обводного клапанаПриточная вентиляционная система с нагревателями

По этой причине невозможно установить прибор в городских квартирах, зато в крупных зданиях (например, в складских помещениях, гаражах, заведениях общественного питания) система с правильной обвязкой калорифера достаточно эффективна.

Установка для нагрева воздуха в помещениях большой площади, состоящая из водяного калорифера и вентилятора радиального типа. Служит для создания тепловых завес и вентилирования воздуха в офисных зданиях, магазинах, цехах

Отличительная черта паровых приборов – высокая скорость достижения необходимой температуры. Они актуальны для промышленных предприятий, где легко обеспечить установку и обслуживание паропроводов, для частного жилья их использование нецелесообразно.

Если нужен быстрый монтаж, не осложненный подводкой коммуникаций, применяют модели электрических калориферов для приточной вентиляции. Для их эксплуатации достаточно защищенной точки электропитания. Теплоносителя как такового нет вообще, ТЭНы служат нагревательными элементами. Как и любые электроприборы, они невыгодны с материальной точки зрения.

Водяное обогревательное оборудование, используемое в системах вентиляции, – самый экономный и производительный вариант, способный быстро обогреть большое пространство с минимальными затратами

Принцип работы и конструктивные особенности

Универсальные устройства, работающие на воде, устанавливают в местах с хорошо налаженной системой теплоснабжения. Простое, но достаточно эффективное проектное решение позволяет нагревать воздух в диапазоне от + 70 °С до + 100 °С и актуально для ангаров, спортзалов, супермаркетов, теплиц, складов, крупных павильонов – то есть объемных помещений, требующих дополнительного обогрева.

Пример использования воздухонагревателя VOLCANO в теплице. Обогрев осуществляется за счет распределения теплого воздуха (температура воды – +90º С) с помощью вентилятора и регулируемых жалюзи

Если вы когда-нибудь пользовались бытовым тепловым калорифером, то легко поймете принцип действия водяного устройства. Оно так же нагревает воздух, но роль электрической спирали, заключенной в небольшом корпусе, играет комплект металлических трубок, по которым циркулирует нагретый теплоноситель.

Процесс нагрева выглядит следующим образом:

горячая вода, нагретая до нужной температуры (в среднем от + 80 °С до + 180 °С), из труб отопления поступает в теплообменник, состоящий из небольших алюминиевых, стальных, биметаллических или медных трубок;
трубки нагревают проходящий через прибор воздух;
встроенный вентилятор распространяет нагретый воздух по помещению и стимулирует его движение в обратном направлении – к прибору.

Специально разогревать воду не приходится, так как она является частью отопительной системы, поэтому происходит значительная экономия средств.

Конструкция водяного канального нагревателя типа 60-35-2 из оцинкованной стали, предназначенного для систем вентиляции и кондиционирования. Типовой размер воздуховода – 60 см х 35 см, рядность – 2, максимальное рабочее давление – 1,5 МПа, максимальная температура теплоносителя – + 170 ºС

Схема стандартного водяного калорифера – это гибрид теплообменника, вентилятора и конвектора. Она эффективна для нагрева больших производственных помещений, а при выборе правильной обвязки – и для коттеджей с хорошо налаженной системой вентиляции.

Плюсы и минусы использования

Если предприятие обладает собственной системой теплоснабжения, применение калориферов для приточной вентиляции производственных помещений является максимально рентабельным.

Комплект водяных тепловентиляторов для обслуживания складского помещения. Калориферы с расходом воздуха 5200 м³/ч и температурой теплоносителя + 130 ºС нагревают воздух и поддерживают заданную температуру

Достоинства устройств, подключенных к централизованной системе:

простая установка, не отличающаяся по сложности от монтажа отопительных труб;
быстрый нагрев объемного помещения;
безопасность работы всех узлов;
возможность регулировки потока нагретого воздуха;
строгий индустриальный дизайн.

Но главным преимуществом является отсутствие регулярных финансовых вложений – оплата происходит только при покупке нового оборудования.

Актуальные цены на водяные биметаллические калориферы КСК производства новосибирской компании «Т.С.Т», изготавливающей тепловое оборудование. Конечная цена зависит от базовой комплектации и технических характеристик

Главным недостатком считают невозможность использования водяных моделей в быту, особенно в условиях городского жилья. Альтернативой является применение электрических приборов.

Еще один нюанс касается отрицательных температур: оборудование необходимо устанавливать в помещениях, где минимальный порог не опускается ниже 0 °С.

В конструкции водяного калорифера практически нет быстроизнашивающихся деталей. Они редко выходят из строя и требуют серьезных ремонтов, что также следует отнести в “копилку” преимуществ оборудования

Применение водяного оборудования

Калорифер является действующим узлом приточной вентиляции и имеет свои особенности монтажа, эксплуатации и обслуживания. Разобраться в подключении и работе прибора помогут схемы обвязки и инструкция по монтажу.

Схемы узлов обвязки

Расположение узлов зависит от места установки, схемы воздухообмена и технических характеристик оборудования. Возможны несколько вариантов монтажа, среди которых наиболее популярным является смешивание рециркуляционного воздуха с приточным.

Замкнутая система, предполагающая только рециркуляцию воздушных масс внутри помещения, используется реже.

Больше возможностей для установки устройства возникает, если хорошо налажена естественная вентиляция. Калорифер можно подключить к отопительной системе прямо в точке воздухозабора, которая обычно располагается в подвале.

При наличии принудительной вентиляции монтаж нагревательного прибора можно осуществить в любом удобном месте.

Схема обвязки узлов калорифера для приточной вентиляции. Шаровые краны, установленные на входе и на выходе, позволяют перекрывать воду, а термоманометр – контролировать температуру и давление

Востребованность систем воздухообмена привела к тому, что некоторые предприятия стали выпускать готовые модели узлов обвязки в различных исполнениях.

Это комплекты, предназначенные для сборки и включающие следующие детали:

балансировочные и обратные клапаны;
насосы;
байпасы, шаровые краны;
двух-трехходовые клапаны;
манометры;
очистительные фильтры.

Примером комплексного изготовления узлов служит продукция компании «Интеграция» (СПб).

Принципиальная схема обвязки вентиляционной установки типа «SOLID», позволяющая управлять работой нагревательного устройства и поддерживать в помещении определенную температуру

Исходя из технических условий монтажа и потребностей пользователя, существует несколько распространенных комбинаций расположения деталей в узлах.

На следующих схемах продемонстрированы четыре популярных исполнения:

Обозначения для четырех представленных схем обвязки являются общими: 1 – шаровой кран; 2 – фильтр; 3 – трехходовой клапан; 4 – насос циркуляционного типа; 5 – обратный клапан; 6 – термоманоментр

В 1 и 3 исполнениях узлы присоединены жестким способом, во 2 и 4 – с помощью гибких металлических шлангов.

Регулировка процесса нагрева

Для регулирования тепловой мощности воздухонагревательных устройств применяют смесительные узлы с трехходовым клапаном. Благодаря принципу смешения можно заметно снизить расходы на обогревание помещения.

Трехходовой клапан позволяет снизить температуру теплоносителя за счет подмешивания в горячую воду, поступающую в калорифер, некоторого количества охлажденной жидкости, выпускаемой из теплообменника.

Установка циркуляционного насоса увеличивает эффективность работы системы. Его предпочтительнее монтировать на выходе, так как охлажденная вода (или альтернативный вариант – гликолевый раствор) продлевает срок работы прибора.

Существует несколько важных условий эксплуатации смесительного оборудования:

максимальная близость к калориферу;
доступность для технического обслуживания;
профильтрованный, без химических включений теплоноситель;
температура воздуха в помещении выше 0 °С.

Технические характеристики приборов могут отличаться, но в среднем рекомендуемая температура теплоносителя от + 2 °С до + 150 °С. Для регулярного контроля над показателями рекомендуют около теплообменника монтировать два термоманометра.

Образец смесительного узла для водяного калорифера. По сути, это один из вариантов обвязки с возможностью регулировки температуры и контроля над ее изменением

Регулировка трехходового клапана осуществляется с помощью привода и контроллера. Измерительные приборы позволяют максимально точно выставлять требуемую температуру и менять давление.

Особенности монтажа и подключения

Для установки калориферов в производственных цехах или на других промышленных объектах приглашают бригаду специалистов. Бытовые устройства можно подключить самостоятельно, если четко следовать инструкции и иметь навыки работы с электрическими и отопительными приборами.

Для тех, кто своими руками обустроил в доме систему отопления, монтаж воздухонагревательной установки покажется детской забавой.

Бытовые модели отличаются небольшими объемами и сравнительно легким весом, но перед подвешиванием их на стену (или потолок) следует проверить прочность основы. Наиболее крепкими считаются бетонные и кирпичные стены, умеренно подходящими – деревянные, самыми слабыми – гипсокартонные.

В первую очередь крепят металлическую раму – кронштейн с отверстиями для фиксации корпуса. У некоторых производителей рама называется монтажной консолью.

Место монтажа канального калорифера для приточной вентиляции в системе воздухообмена. Если существует возможность понижения температуры ниже нормы, обязательна установка термостата защиты от замерзания

Подвешивают корпус калорифера и поочередно подключают трубы с комплектом запорной арматуры или смесительный узел, который можно частично установить и до монтажа прибора.

Врезка в систему отопления проводится двумя способами: посредством использования соединительных фитингов (муфт с прокладками) или сваркой металлических труб. Второй способ считается наиболее надежным, но он невозможен при гибком соединении.

Одна из наиболее слабых зон – патрубки теплообменника, которым нужно обеспечить стабильность. Если существует риск изменения положения прибора, лучше жесткие трубки заменить гибкими элементами. В любом случае, следует исключить нагрузку на патрубки. Чтобы обеспечить изоляцию системы и не допустить протечек, стыки обрабатывают герметиком.

Если водяной калорифер устанавливается на постоянной основе, его подключают жесткими трубами. Если планируется перенос или смещение, лучше использовать гибкую подводку

Перед процессом тестирования необходимо удалить воздух из каналов, проверить работу вентилей и направляющих жалюзи.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Чтобы оборудование работало безупречно и полностью выполняло свои функции, следует учитывать следующие правила:

следить за составом воздуха в помещении (с требованиями соответствия можно ознакомиться в ГОСТ 12.1.005-88);
производить монтаж строго по инструкции и исходя из рекомендаций производителя;
не повышать температуру теплоносителя выше + 190 °С;
соблюдать нормы давления – около 1,2 МПа;
после охлаждения помещения производить нагрев плавно, примерно на 30 °С в час;
следить, чтобы температура воздуха не опускалась ниже 0 °С, иначе трубки теплообменника лопнут.

Если калорифер устанавливается в помещении с повышенной влажностью, степень пыле- и влагозащиты должна равняться IP66 или выше.

Производить ремонт самостоятельно не рекомендуем, так как одна поломка чаще всего ведет за собой следующую, а в итоге придется просто заменить некоторые детали. Лучше обратиться в сервисный центр и поручить работу профессионалам. Кроме того, перед покупкой не стоит игнорировать расчет мощности калорифера, иначе есть шанс впустую потратить деньги.

Краткий обзор современных моделей

Чтобы составить впечатление о марках и моделях водяных калориферов, рассмотрим несколько устройств разных производителей.

№1 – калориферы КСК

Калориферы КСК-3, выпускаемые на предприятии ЗАО Т.С.Т.

Модельный ряд водяных калориферов КСК отечественного производства включает в себя 2/3/4-рядные устройства, отличающиеся производительностью и размерами

Технические характеристики:

температура теплоносителя на входе (выходе) – +150 °С (+70 °С);
температура воздуха на входе – от -20 °С;
рабочее давление – 1,2 МПа;
максимальная температура – +190 °С;
срок эксплуатации – 11 лет;
рабочий ресурс – 13 200 ч.

Внешние части изготовлены из углеродистой стали, нагревательные элементы – из алюминия.

№2 – тепловентиляторы Volcano

Водяной тепловентилятор Volcano mini – компактный прибор польского бренда Volcano, отличается практичностью и эргономичным дизайном. Регулировка направления воздушного потока производится с помощью управляемых жалюзи.

Один тепловентилятор Volcano mini способен вырабатывать столько тепла, сколько дает десяток обычных биметаллических радиаторов, составленных из десяти секций

Технические характеристики:

мощность в границах – 3-20 кВт;
максимальная производительность – 2000 м³/ч;
тип теплообменника – двухрядный;
класс защиты – IP 44;
максимальная температура теплоносителя – 120 °С;
максимальное рабочее давление – 1,6 МПа;
внутренний объем теплообменника – 1,12 л;
направляющие жалюзи.

Водяные тепловентиляторы Volcano предназначены для нагрева воздуха бытовых и производственных помещений при помощи водного теплоносителя.

№3 – калориферы Galletti AREO

Калорифер Galletti AREO итальянского производства.

Водяные калориферы марки Galletti AREO способны работать как на обогрев обрабатываемых помещений, так и на охлаждение пространства в жаркую погоду

Модели оснащены вентилятором, медно-алюминиевым теплообменником и дренажным лотком.

Технические характеристики:

мощность в режиме обогрева – от 8 кВт до 130 кВт;
мощность в режиме охлаждения – от 3 кВт до 40 кВт;
температура воды – + 7°C +95 °C;
температура воздуха – от 10°C до+ 40°C;
рабочее давления – 10 бар;
количество скоростей вентилятора – 2/3;
класс электрической безопасности – IP 55;
защита электродвигателя.

Кроме приборов перечисленных марок на рынке калориферов и водяных воздухонагревателей можно встретить модели следующих брендов: Тепломаш, 2VV, Fraccaro, Yahtec, Tecnoclima, Kroll, Pakole, Инновент, Remko, Zilon.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор водяного теплонагревателя марки Волкано:

Подробно о технических характеристиках модели Ballu BHP-W-60:

Простая конструкция и доступный для самостоятельного выполнения монтаж – причины, по которым выбирают калориферы водяного типа. Правильный выбор прибора и грамотный монтаж обвязки повысят эффективность работы вентиляции и улучшат систему обогрева производственных и жилых помещений.

Появились вопросы по теме статьи? А может вы нашили недочеты в нашем материале или хотите его дополнить интересной информацией? Пожалуйста, пишите свои комментарии в расположенном ниже блоке.

При конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки.

Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.

Содержание статьи:

Для упрощения производимых расчетов вашему вниманию представлен онлайн-калькулятор расчета основных данных для правильного подбора калорифера.

С помощью него вы сможете рассчитать:

Тепловую мощность калорифера кВт. В поля калькулятора следует ввести исходные данные об объеме проходящего через калорифер воздуха, данные о температуре поступаемого на вход воздуха, необходимую температуру воздушного потока на выходе из калорифера.
Температуру воздуха на выходе. В соответствующие поля следует ввести исходные данные об объеме нагреваемого воздуха, температуре воздушного потока на входе в установку и полученную при первом расчете тепловую мощность калорифера.
Расход теплоносителя. Для этого в поля онлайн-калькулятора следует ввести исходные данные: о тепловой мощности установки, полученные при первом подсчете, о температуре теплоносителя подаваемого на вход в калорифер, и значение температуры на выходе из устройства.

Расчет мощности калорифераРасчет расхода теплоносителя

Расчета калориферов, в качестве теплоносителя которых используется вода или пар, происходит по определенной методике. Здесь важной составляющей являются не только точные расчеты, но и определенная последовательность действий.

Добавление по теме

Обратите внимание!

Если вы не найдете ответ на свой вопрос в этой статье, то посмотрите вопросы наших читателей. Может быть кто-то уже задавал вопрос, похожий на ваш:

Как обосновать использование электрокалориферов для фотолаборатории
Как произвести расчет калорифера по площади помещения
Подбор мощности и количества калориферов для двух помещений 20*70 + 20*70 м

Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема

Определяем массовый расход нагреваемого воздуха

G (кг/ч) = L х р

где:

L — объемное количество нагреваемого воздуха, м.куб/часp — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два) — таблица показателей плотности представлена выше, кг/м.куб

Определяем расход теплоты для нагревания воздуха

Q (Вт) = G х c х (t кон — t нач)

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха из таблицы)t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока

Определившись с необходимой тепловой мощностью для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха.

Фронтальное сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки нагнетаемого холодного воздуха.

f (м.кв) = G / v

где:

G — массовый расход воздуха, кг/часv — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 — 5 (кг/м.кв•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м.кв•с

Вычисление значений массовой скорости

Находим действительную массовую скорость для калориферной установки

V(кг/м.кв•с) = G / f

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час f — площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м.кв

Мнение эксперта

Важно!

Задать вопрос экспертуНе справляетесь самостоятельно с расчетами? Отправьте нам существующие параметры вашего помещения и требования к калориферу. Мы поможем вам с расчетом. Либо посмотрите существующие вопросы от пользователей по данной теме.

Расчет расхода теплоносителя в калориферной установке

Рассчитываем расход теплоносителя

Gw (кг/сек) = Q / ((cw х (t вх — t вых))

где:

Q — расход тепла для нагрева воздуха, Вт cw — удельная теплоемкость воды Дж/(кг•K) t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С

Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера

W (м/сек) = Gw / (pw х fw)

где:

Gw — расход теплоносителя, кг/сек pw — плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе (принимается по таблице внизу), кг/м.куб fw — средняя площадь живого сечения одного хода теплообменника (принимается по таблице подбора калориферов КСк), м.кв

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплотехнической эффективности рассчитывается по формуле

К_{вт/(м.куб х С)} = А х Vⁿ х W^m

где:

V – действительная массовая скорость кг/м.кв х с W – скорость движения воды в трубах м/сек A

Расчет тепловой производительности калориферной установки

Подсчет фактической тепловой мощности:

q (Вт) = K х F х ((t вх +t вых)/2 — (t нач +t кон)/2))

или, если подсчитан температурный напор, то:

q (Вт) = K х F х средний температурный напор

где:

K — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м.кв•°C) F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м.кв t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Определение запаса устройства по тепловой мощности

Определяем запас тепловой производительности:

((q — Q) / Q) х 100

где:

q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт Q — расчетная тепловая мощность, Вт

Расчет аэродинамического сопротивления

Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно рассчитать по формуле:

ΔР_{а (Па)}=В х V^r

где:

v — действительная массовая скорость воздуха, кг/м.кв•с B, r — значение модуля и степеней из таблицы

Помогла вам статья произвести расчет калорифера?

Определение гидравлического сопротивления теплоносителя

Расчет гидравлического сопротивления калорифера вычисляется по следующей формуле:

ΔPw(кПа)= С х W²

где:

С — значение коэффициента гидравлического сопротивления заданной модели теплообменника (смотреть по таблице) W — скорость движения воды в трубках воздухонагревателя, м/сек.

>>> Все про аренду авто на Кипре <<<

Используемые источники:

http://helpeng.ru/programs/ventilation/water_heater.php
https://oventilyacii.ru/otoplenie/otoplenie-pomeshhenij-vodyanym-kaloriferom-s-ventilyatorom.html
https://klimatlab.com/ventilyaciya/kondicionirovanie/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoy.html
https://sovet-ingenera.com/vent/oborud/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoj-ventilyacii.html
http://ventilationpro.ru/online_kalkuljatory/raschet-kalorifera.html

Расчет калорифера: онлайн-калькулятор расчета мощности и расхода теплоносителя